L’orologio atomico dello spazio profondo si sta muovendo verso l’aumento dell’autonomia dei veicoli spaziali

I veicoli spaziali che si avventurano fuori dalla nostra luna si affidano alla comunicazione con le stazioni di terra sulla Terra per scoprire dove si trovano e dove stanno andando. L’orologio atomico dello spazio profondo della NASA sta dando a questi esploratori distanti una maggiore indipendenza durante la navigazione. In un nuovo articolo pubblicato oggi sulla rivista natura, la missione rileva i progressi nel suo lavoro per migliorare la capacità degli orologi atomici spaziali di misurare costantemente il tempo per lunghi periodi.

conosciuto come Di piùQuesta caratteristica influisce anche sul funzionamento dei satelliti GPS che aiutano le persone a navigare sulla Terra, quindi questo lavoro ha anche il potenziale per aumentare l’indipendenza della prossima generazione di veicoli spaziali GPS.

Per calcolare la traiettoria di un veicolo spaziale distante, gli ingegneri inviano segnali dal veicolo spaziale alla Terra e viceversa. Usano orologi atomici delle dimensioni di un frigorifero sulla Terra per registrare i tempi di quei segnali, necessari per misurare con precisione la posizione di un veicolo spaziale. Ma per i robot su Marte o in destinazioni lontane, l’attesa di segnali per compiere il viaggio può durare rapidamente decine di minuti o addirittura ore.

Se quei veicoli spaziali trasportassero orologi atomici, potrebbero calcolare la loro posizione e direzione, ma gli orologi dovrebbero essere molto stabili. I satelliti GPS trasportano orologi atomici per aiutarci a raggiungere le nostre destinazioni sulla Terra, ma quegli orologi richiedono aggiornamenti più volte al giorno per mantenere il necessario livello di stabilità. Le missioni nello spazio profondo richiedono ore più stabili nello spazio.

Amministrato dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, il Deep Space Atomic Clock opera a bordo del General Atomic Orbital Testing Spacecraft dal giugno 2019. Il nuovo studio indica che il team della missione ha stabilito un nuovo record per la stabilità a lungo termine del orologio atomico Nello spazio, raggiunge più di 10 volte la stabilità degli orologi atomici trovati nello spazio, compresi quelli sui satelliti Global Positioning System (GPS).

Quando ogni nanosecondo conta

tutti orologi atomici Hai un certo grado di instabilità che si traduce in uno scostamento nel tempo orario rispetto al tempo effettivo. Se non corretto, lo spostamento, anche se piccolo, aumenta rapidamente e, con la navigazione spaziale, anche un piccolo spostamento può avere effetti drastici.

Uno degli obiettivi principali della missione Deep Space Atomic Clock era misurare la stabilità dell’orologio su periodi sempre più lunghi, per vedere come cambia nel tempo. Nel nuovo documento, il team riporta un livello di stabilità che si traduce in una deviazione temporale inferiore a quattro nanosecondi dopo più di 20 giorni di funzionamento.

“Come regola generale, un’incertezza di un nanosecondo nel tempo corrisponde a una distanza incerta di circa un piede”, ha affermato Eric Burt, fisico dell’orologio atomico per la missione al JPL e coautore del nuovo documento di ricerca. “Alcuni orologi GPS devono essere aggiornati più volte al giorno per mantenere questo livello di stabilità, il che significa che il GPS fa molto affidamento sul contatto con la Terra. L’orologio atomico dello spazio profondo lo spinge in una settimana o più e quindi offre potenzialmente un’applicazione come GPS più autonomo.”

stabilità e non solo tempo Il ritardo riportato nel nuovo documento è circa cinque volte migliore di quello riportato dal team nella primavera del 2020. Questo non è un miglioramento dell’orologio in sé, ma piuttosto nella misura della stabilità dell’orologio del team. Tempi di esecuzione più lunghi e quasi un anno intero di dati aggiuntivi hanno migliorato la sua precisione di misurazione.

La missione Deep Space Atomic Clock terminerà ad agosto, ma la NASA ha annunciato che i lavori su questa tecnologia stanno continuando: il Deep Space Atomic Clock-2, una versione migliorata dell’ultimo strumento di cronometraggio, volerà su VERITAS (abbreviazione di Venus Emissivity, Radio Science, Insar), topografia, spettroscopia) Compito a Venere. Come il suo predecessore, il nuovo Space Clock è uno spettacolo tecnologico, il che significa che il suo obiettivo è sviluppare capacità nello spazio sviluppando strumenti, hardware, software o simili che attualmente non esistono. Il segnale di clock ultra preciso generato da questa tecnologia è stato creato dal Jet Propulsion Laboratory e finanziato dalla Space Technology Mission Directorate (STMD) della NASA, che potrebbe aiutare a consentire il funzionamento autonomo. Navicella spaziale Navigazione e potenziamento delle osservazioni radioscientifiche sulle future missioni.

“La selezione della NASA del Deep Space Atomic Clock-2 su VERITAS parla della promessa di questa tecnologia”, ha affermato Todd Eley, investigatore principale del Deep Space Atomic Clock e project manager presso il Jet Propulsion Laboratory. “In VERITAS, miriamo a mettere alla prova la prossima generazione di orologi spaziali e a dimostrare il suo potenziale in profondità Lo spazio Navigazione e scienza.